西安文理學(xué)院信息工程學(xué)院 趙 鑫 馮永亮

一、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及和深入發(fā)展，傳感器的數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，而傳感器采集的信息也是呈現(xiàn)指數(shù)形式增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體是物理實(shí)體在信息世界的抽象和映射，物理實(shí)體上部署有物理感知設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)人們不關(guān)心物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體的信息，只關(guān)注對(duì)他們有用的數(shù)據(jù)。目前的搜索引擎大多基于靜態(tài)信息進(jìn)行搜索，這些傳統(tǒng)的搜索引擎能提供部分的傳感器實(shí)體檢索服務(wù)，但局限于全面性，會(huì)有很多無(wú)關(guān)的信息，而基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體搜索是針對(duì)狀態(tài)實(shí)時(shí)變化的物理實(shí)體，是實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)的，更加準(zhǔn)確為人們所需要的。因此，有必要開發(fā)一種物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)來(lái)滿足人們對(duì)實(shí)體信息的搜索需求。物聯(lián)網(wǎng)的搜索服務(wù)能夠幫助人們從海量的實(shí)體信息中獲取他們感興趣的實(shí)體的信息。由于物聯(lián)網(wǎng)具有信息時(shí)空性，海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)高度動(dòng)態(tài)性等特征，顯然，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎已不能滿足物聯(lián)網(wǎng)搜索的要求。因此，如何設(shè)計(jì)一種高效便捷的物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)，幫助人們即時(shí)獲取感興趣的實(shí)體的信息，成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題之一。

二、物聯(lián)網(wǎng)搜索的特征

由于物連網(wǎng)強(qiáng)調(diào)物物相連，其終端一般包括傳感器、RFID的只能感知設(shè)備，這些因素決定了物聯(lián)網(wǎng)搜索與互聯(lián)網(wǎng)查找有許多顯著地區(qū)別，這些區(qū)別也就形成了物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)的特征。

1.物聯(lián)網(wǎng)搜索的時(shí)空性?；ヂ?lián)網(wǎng)搜索的空間是一維的信息世界，搜索信息實(shí)體，沒(méi)有實(shí)時(shí)和空間限制。而物聯(lián)網(wǎng)搜索的空間是包含時(shí)間、空間的四維空間。時(shí)間和空間是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體的重要屬性。因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎已不能滿足物聯(lián)網(wǎng)搜索的需求，有必要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)搜索的時(shí)空特性，針對(duì)性的在前臺(tái)交互、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及結(jié)果顯示等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.實(shí)體信息的海量性。由于實(shí)體上的傳感器24小時(shí)不間斷發(fā)送信息到服務(wù)器，這勢(shì)必在信息傳輸、處理、存儲(chǔ)和展示上增加了壓力。如何從海量的信息種搜索用戶感興趣的有用信息，成為必要要考慮的問(wèn)題。

3.實(shí)體節(jié)點(diǎn)的資源受限性。由于傳感器節(jié)點(diǎn)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備資源受限性，如存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息處理、以及能量等受限，因此，物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)需要充分考慮資源受限性，信息采集、傳輸、處理和存儲(chǔ)等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證搜索服務(wù)的質(zhì)量和效率。

4.實(shí)體信息的高度動(dòng)態(tài)性。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體感知的信息是實(shí)時(shí)變化的，對(duì)實(shí)時(shí)信息如何存儲(chǔ)，對(duì)舊信息如何處理等都需要充分考慮。同時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)的、連續(xù)的信息按照何種頻率進(jìn)行采集，也是需要認(rèn)真思考和設(shè)計(jì)的。

三、物聯(lián)網(wǎng)搜索的對(duì)策

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索相比，物聯(lián)網(wǎng)搜索存在顯著地特征。為了應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)搜索存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，本文從以下幾方面提出了相應(yīng)的對(duì)策。

1.實(shí)體采取主動(dòng)發(fā)送的策略。實(shí)體主動(dòng)將采集的信息發(fā)送給服務(wù)器，然后將信息存儲(chǔ)到應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶在本地對(duì)實(shí)體信息進(jìn)行搜索。在這種方式下，實(shí)體主要負(fù)責(zé)采集和傳輸信息，不在本地存儲(chǔ)，減少了實(shí)體的配置成本。這種方式適合于信息量相對(duì)較少的物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用鏈表形式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)記錄采用鏈表結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，然后前臺(tái)界面將數(shù)據(jù)查詢出來(lái)用表格形式呈現(xiàn)出來(lái)。

3.應(yīng)用系統(tǒng)采用Echarts組件將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的顯示。Echarts是一個(gè)純 JavaS-cript 的圖表庫(kù)，能夠有效支持?jǐn)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。Echarts能夠直觀性、生動(dòng)性生成用戶所需的各種動(dòng)態(tài)圖標(biāo)，如折線圖，柱狀圖，散點(diǎn)圖。Echarts支持可交互的、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示，這一點(diǎn)非常符合本系統(tǒng)的顯示需求。

四、一種物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用模擬仿真技術(shù)，模擬了若干個(gè)路燈以及路燈上的傳感器模塊，這些傳感器實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的向服務(wù)器發(fā)送采集到的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等傳感信息。該系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：實(shí)體信息采集和處理模塊、實(shí)體信息存儲(chǔ)模塊、實(shí)體信息動(dòng)態(tài)展示與搜索模塊。

1.實(shí)體信息采集和處理模塊基于Java程序設(shè)計(jì)技術(shù)，模擬若干個(gè)路燈和傳感器模塊，設(shè)置每個(gè)路燈的基本的靜態(tài)信息，模擬每個(gè)路燈的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等動(dòng)態(tài)信息。并通過(guò)Java圖像處理技術(shù)，展示路燈的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。

2.實(shí)體信息存儲(chǔ)模塊基于MySQL技術(shù)，對(duì)路燈的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和優(yōu)化。數(shù)據(jù)采用初始手動(dòng)線程程序輸入，歷史記錄，修改記錄均采用鏈表形式存儲(chǔ)字段，搜索查詢目的記錄以及批量查詢所需記錄均依靠鏈表關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)搜索。

圖1 采用Echarts柱狀圖顯示實(shí)體信息

3.實(shí)體信息動(dòng)態(tài)展示與搜索模塊分別采用ECharts和多功能搜索服務(wù)。采用Echarts組件將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的顯示，柱狀圖顯示如圖1所示。而折線圖顯示如圖2所示。

圖2 采用Echarts折線圖顯示實(shí)體信息

系統(tǒng)的搜索服務(wù)包括單一實(shí)體信息搜索和查詢所有路燈等，如圖3所示。

圖3 實(shí)體信息搜索服務(wù)

五、結(jié)束語(yǔ)

本文首先分析了物聯(lián)網(wǎng)搜索服務(wù)開發(fā)的重要性，然后對(duì)比互聯(lián)網(wǎng)搜索，提出了物聯(lián)網(wǎng)搜索的若干特征，接著針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)搜索存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，提出了相應(yīng)的對(duì)策。最后，介紹了一種物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體搜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體搜索服務(wù)。